[发明专利]一种确定柔性基底金属薄膜断裂应变的方法

说明书

本发明公开了一种确定柔性基底金属薄膜断裂应变的方法，属于金属薄膜力学性能试验技术领域。该方法包括四个步骤：将柔性基底金属薄膜制备成拉伸试样、对柔性基底金属薄膜进行拉伸试验并原位测量薄膜电阻、使用公式ΔR/R₀＝(1+ε)^m‑1拟合相对电阻变化‑应变曲线的初始阶段、将实验曲线与拟合所得理论曲线偏离5％时所对应的应变确定为薄膜的断裂应变。利用本发明可以简单有效地确定柔性基底金属薄膜的断裂应变。采用本发明提出的一种确定柔性基底金属薄膜断裂应变的方法，适用范围广，为柔性基底金属薄膜的拉伸性能评价提供了新的思路。

技术领域

本发明涉及金属薄膜力学性能试验技术领域，具体涉及一种确定柔性基底金属薄膜断裂应变的方法。

背景技术

金属薄膜被广泛用作微电子器件的互连线，特别是近些年来，柔性电子器件的兴起使得柔性基底上金属薄膜的电学、力学等性能受到广泛关注。拉伸性能是评价金属薄膜互连线的一个重要指标。因此，确定柔性基底金属薄膜的断裂应变至关重要。目前广泛使用的方法是先通过拉伸试验获得相对电阻变化-拉伸曲线，然后将实验曲线偏离基于公式ΔR/R₀＝ε²+2ε的理论曲线5％时所对应的应变确定为薄膜的断裂应变。但在某些情况下，上述理论公式不能很好地反应薄膜拉伸过程中电阻随应变变化的关系，因此有必要提出一种更广泛适用的方法来确定柔性基底上金属薄膜的断裂应变。

发明内容

针对如何确定各种柔性基底金属薄膜断裂应变的问题，本发明的目的在于提供一种确定柔性基底金属薄膜断裂应变的方法，相比于已有方法本发明具有更好的普适性，为评价柔性基底金属薄膜的拉伸性能提供了新的技术手段。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案如下：

一种确定柔性基底金属薄膜断裂应变的方法，该方法包括如下步骤：

(1)将柔性基底的金属薄膜制备成拉伸试样；

(2)对步骤(1)制备的拉伸试样进行拉伸试验，测量金属薄膜在拉伸过程中的电阻值，获得薄膜拉伸的相对电阻变化-应变曲线，即实验曲线；

(3)采用公式ΔR/R₀＝(1+ε)^m-1对实验曲线上在应变较小时的实验数据点进行拟合，所得拟合曲线称之为理论曲线；

(4)将实验曲线偏离理论曲线5％时所对应的应变确定为薄膜的断裂应变。

上述步骤(1)中，拉伸试样的制备过程为：首先在柔性基底上制备金属薄膜，随后将带有金属薄膜的柔性基底裁剪成矩形拉伸试样。

上述步骤(2)中，用导电胶带将电阻测量导线固定在拉伸试样的夹持端(导线固定在金属薄膜上)，使用四线法原位测量薄膜的电阻，并获得相对电阻变化-应变曲线。

上述步骤(3)中，所述拟合过程具体为：选取任意m值初步绘制公式ΔR/R₀＝(1+ε)^m-1所对应的曲线，调整m值使绘制的曲线与步骤(2)所得实验曲线在应变较小时(实验曲线的初始阶段的应变较小)基本吻合；然后选取实验曲线上与所绘制曲线基本吻合的实验数据点，进一步使用公式ΔR/R₀＝(1+ε)^m-1对这些数据点进行精确拟合，获得理论曲线。

上述步骤(3)中，所述公式ΔR/R₀＝(1+ε)^m-1中，m为拟合参数，ΔR/R₀为相对电阻变化，ε为应变。

本发明优点如下：